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在对微观粒子的研究中,对带电粒子运动的控制是一项重要的技术要求,设置适当的电场和...

在对微观粒子的研究中,对带电粒子运动的控制是一项重要的技术要求,设置适当的电场和磁场实现这种要求是可行的做法.如图甲所示的xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度E和磁感应强度B随时间t作周期性变化的图像如图乙所示.x轴正方向为E的正方向,垂直纸面向里为B的正方向.若在坐标原点O处有一粒子P,其质量和电荷量分别为m和+q. (不计粒子的重力,不计由于电场、磁场突变带来的其它效应).在 0.5t0时刻释放P,它恰能沿一定轨道做往复运动.

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(1)求P在磁场中运动时速度的大小;

(2)若满分5 manfen5.com,求粒子第一次回到出发点所通过的路程;

(3)若在t′ (0<t′<0.5t0)时刻释放P,求粒子P速度为零时的坐标.

 

(1)(2)(3)(k=1、2、3、4……) 【解析】 试题分析:(1)0.5t0—t0粒子在电场中做匀加速直线运动, 电场力 加速度 速度,t=0.5t0 解得 (2)t0—2t0粒子在磁场中做匀速圆周运动,只有当t=2t0时刻粒子的速度方向沿x轴负向,粒子才能做往复运动. ① ② 由①②两式解得 由此判断出粒子在磁场中运动3/2个圆周,粒子轨迹如图所示: 粒子第一次回到出发点通过的路程 粒子在磁场中通过的路程 粒子在电场中通过路程 (3)tˊ时刻释放粒子,在电场中加速时间为t0-tˊ,进入磁场中的速度 进入磁场后作圆周运动,由 可得 2t0时刻开始在电场中运动,经(t0-tˊ)时间速度减为零,粒子到达y轴,而后粒子在电场中再次向右加速tˊ时间,再次进入磁场中的速度 ,由 可得 上述 粒子运行轨迹如图所示 综上分析,速度为零时粒子横坐标为x=0 纵坐标为 (k=1、2、3、4……) 即 (k=1、2、3、4……) 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动  
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考点分析:
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如图所示,光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置,其间距d=1.0m,右端通过导线与阻值R=2.0Ω的电阻相连,在正方形区域CDGH内有竖直向下的匀强磁场. 一质量m=100g、阻值r=0.5Ω的金属棒,在与金属棒垂直、大小为F=0.2N的水平恒力作用下,从CH左侧x=1.0m处由静止开始运动,刚进入磁场区域时恰好做匀速直线运动. 不考虑导轨电阻,金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触. 求:

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(1)匀强磁场磁感应强度B的大小;

(2)金属棒穿过磁场区域的过程中电阻R所产生的焦耳热;

(3)其它条件不变,如果金属棒进入磁场时立即撤掉恒力F,试讨论金属棒是否能越过磁场区域并简要说明理由.

 

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如图所示,平行板电容器与电源相连,两极板A和B竖直放置,相距为d. 在两极板的中央位置,用长为L的绝缘细线悬挂一个质量为m,电荷量为q的小球.小球静止在A点,此时细线与竖直方向成θ角. 已知电容器的电容为C,重力加速度大小为g.求:

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(1)平行板电容器两极板间的电场强度大小;

(2)电容器极板上所带电荷量Q;

(3)将小球从悬点正下方O点(细线处于张紧状态)由静止释放,小球运动到A点时的速度.

 

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如图所示,竖直平面内的光滑弧形轨道的底端恰好与光滑水平面相切。质量M=2.0kg的小物块B静止在水平面上。质量m=1.0kg的小物块A从距离水平面高h=1.8m的P点沿轨道从静止开始下滑,经过弧形轨道的最低点Q滑上水平面与B相碰,碰后两个物体以共同速度运动。取重力加速度g=10m/s2。求:

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(1)A经过Q点时速度的大小;

(2)A与B碰后速度的大小;

(3)碰撞过程中A、B组成的系统损失的机械能ΔE。

 

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如图所示,质量m=2kg的物体静置于高h=1.25m的水平台面上,物体与台面间的动摩擦因数μ=0.2. 现给物体施加与水平方向成37º角,大小为10N的外力F,物体从静止开始加速运动,经1s撤掉外力F。物体又经0.3s冲出平台,最终落在水平地面上. 不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,已知sin37º =0.6,cos37º=0.8. 求:

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(1)撤外力F瞬间物体速度的大小;

(2)物体在平台上通过的总路程;

(3)物体落地点距平台底端的水平距离.

 

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利用如图所示的电路测量一个满偏电流Ig = 200μA的电流表的内阻。图中的R为电位器(一种旋转滑动的变阻器),R′ 为电阻箱. 实验时要进行的步骤有:

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A.将R的阻值调到最大

B.合上开关S1

C.调整R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度

D.合上开关S2

E.调整R′ 的阻值,使电流表指针偏转到是满刻度的一半

F.记下R′ 的阻值

①在上述步骤中,若记下的R′= 500Ω,则电流表的内阻rg =          Ω.

②甲同学将此电流表改装为量程是3V的电压表。需给电流表      (“串联”或“并联”)一个值阻为    Ω的电阻. 甲同学利用改装后的电表测量某电路元件两端的电压,发现指针偏转如图甲所示,则待测元件两端的电压为         V.

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③乙同学利用如图乙所示的电路将该电流表改装成欧姆表。电路中电源电动势为1.5V,电源内阻忽略不计,则刻度盘100μA处应标注的电阻值为          Ω.

 

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